phytium-standalone-sdk/README.md

# Phytium-Standalone-SDK

**v0.0.10** [ReleaseNote](./doc/ChangeLog.md)

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## 1. 介绍

本项目发布了 Phytium 系列 CPU 的 BSP 源码，Baremetal 参考例程及其配置编译工具

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## 2. 安装使用

### 2.1 Ubuntu 20.04 x86_64 环境下使用 Standalone SDK

#### 2.1.1 选择在线方式安装 SDK

- 通过 Gitee 拉取 Standalone SDK 源代码

```
$ git clone https://gitee.com/phytium_embedded/phytium-standalobe-sdk.git ~/standalone_sdk
$ cd ~/standalone_sdk
```

- 检查 install.sh 的执行权限, 如果没有执行权限`x`，需要利用`chmod +x ./install.sh`添加执行权限

```
$ ls ./install.sh  -l
-rwxrwxrwx 1 usr usr 6353 Jul 21 10:13 ./install.sh
```

- 在线下载源代码和编译环境，完成 Standalone SDK 安装

```
$ ./install.sh -online
```

![输入图片说明](https://images.gitee.com/uploads/images/2021/0804/094253_5eb385be_8736513.png "屏幕截图.png")

- **安装完成后重启系统，生效 Standalone SDK 环境**

#### 2.1.2 选择离线方式安装 SDK

- 下载[Phytium Standalone SDK](https://gitee.com/phytium_embedded/phytium-standalone-sdk)源代码
- 下载[AARCH32](https://gitee.com/phytium_embedded/phytium-standalone-sdk/attach_files/776847/download/gcc-arm-x86_64-none-eabi-10-2020-q4-major.tar.xz)编译器
- 下载[AARCH64](https://gitee.com/phytium_embedded/phytium-standalone-sdk/attach_files/776846/download/gcc-arm-x86_64-aarch64-none-elf-10.2-2020.11.tar.xz)编译器

- 解压 phytium_standalone_sdk.zip 为`~/standalone_sdk`（路径名可以自定义）
- 将 AARCH32、AARCH64 编译器压缩包放置在`~/standalone_sdk/tools`（必须放置在 tools 路径下）
- 确保 install.sh 有执行权限，`~/standalone_sdk`Standalone SDK 安装

```
$ ./install.sh
```

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- **安装完成后重启系统，生效 Standalone SDK 环境**

### 2.2 Kylin OS/Ubuntu 20.04 AARCH64 环境下使用 Standalone SDK

#### 2.2.1 选择在线方式安装 SDK

参考 2.1.1 选择在线方式安装 SDK

#### 2.2.2 选择离线方式安装 SDK

- 下载[Phytium Standalone SDK](https://gitee.com/phytium_embedded/phytium-standalone-sdk)源代码
- 下载[AARCH32](https://gitee.com/phytium_embedded/phytium-standalone-sdk/attach_files/779742/download/gcc-arm-aarch64-none-eabi-10-2020-q4-major.tar.xz)编译器
- 下载[AARCH64](https://gitee.com/phytium_embedded/phytium-standalone-sdk/attach_files/779743/download/gcc-arm-10.2-2020.11-aarch64-aarch64-none-elf.tar.xz)编译器

- 解压 phytium_standalone_sdk.zip 为`~/standalone_sdk`（路径名可以自定义）
- 将 AARCH32、AARCH64 编译器压缩包放置在`~/standalone_sdk/tools`（必须放置在 tools 路径下）
- 确保 install.sh 有执行权限，`~/standalone_sdk`Standalone SDK 安装

```
$ ./install.sh
```

### 2.3 新建一个 baremetal 应用工程

#### 2.3.1 选择工程模板

- 复制`~/standalone-sdk/example/template`目录，作为 baremetal 应用工程

> `*` 表示可选文件

```
$ ls
Kconfig       --> 应用工程配置menu文件
Makefile      --> makefile
inc           --> 用户头文件*
main.c        --> 包含main函数
sdkconfig     --> 配置输出
sdkconfig.h   --> 配置输出
src           --> 用户源文件*
```

#### 2.3.2 选择目标平台

- 切换目标平台, e.g `FT2000/4 AARCH32`, 加载默认配置

```
make config_ft2004_aarch32
```

> 使用`FT2000-4`作为目标编译平台，通过`make config_ft2004_aarch32`和`make config_ft2004_aarch64`加载默认配置

> 使用`D2000`作为目标编译平台，通过`make config_d2000_aarch32`和`make config_d2000_aarch64`加载默认配置

- 编译应用工程, 生成`*.bin`文件用于下载到开发板

```
$ make
$ ls
template.bin   --> 二进制文件
template.dis   --> 反汇编文件
template.elf   --> ELF文件
template.map   --> 内存布局文件
```

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### 2.4 快速使用例程

> ~/standalone-sdk/example/aarch32_hello_world

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### 2.5 下载镜像跳转启动

#### 2.5.1 在 host 侧（Ubuntu 20.04）配置 tftp 服务

- 在开发环境`host`侧安装`tftp`服务

```
sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa
sudo apt-get install xinetd
```

- 新建 tftboot 目录, `/mnt/d/tftboot`, 确保 tftboot 目录有执行权限`chmod 777 /**/tftboot`

- 配置主机 tftpboot 服务, 新建并配置文件`/etc/xinetd.d/tftp`

```
# /etc/xinetd.d/tftp

server tftp
{
  socket_type = dgram
  protocol = udp
  wait = yes
  user = root
  server =  /usr/sbin/in.tftpd
  server_args = -s /mnt/d/tftboot
  disable = no
  per_source = 11
  cps = 100 2
  flags = IPv4
}
```

- 启动主机`tftp`服务，生成默认配置

```
$ sudo service tftpd-hpa start
```

- 修改主机`tftp`配置，指向`tftboot`目录
  修改/etc/default/tftpd-hpa

```
$ sudo nano /etc/default/tftpd-hpa
# /etc/default/tftpd-hpa

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/mnt/d/tftboot"
TFTP_ADDRESS=":69"
TFTP_OPTIONS="-l -c -s"
```

- 重启主机`tftp`服务

```
$ sudo service tftpd-hpa restart
```

- 测试主机`tftp`服务的可用性
  > 登录`tftp`服务，获取`tftboot`目录下的一个文件

```
$ tftp 192.168.4.50
tftp> get test1234
tftp> q
```

#### 2.5.2 配置开发板 ip，连通 host 下载启动镜像

- 将`BIN`文件或者`ELF`文件复制到`tftpboot`目录

```
$ cp ./baremetal.bin /mnt/d/tftboot
```

```
$ cp ./baremetal.elf /mnt/d/tftboot
```

- 连通开发板串口，进入`u-boot`界面，配置开发板`ip`，`host`侧`ip`和网关地址

```
# setenv ipaddr 192.168.4.20
# setenv serverip 192.168.4.50
# setenv gatewayip 192.168.4.1
```

> 镜像启动的地址为`0x80100000`, 对于`BIN`文件，需要直接加载到`0x80100000`，对于`ELF`文件，启动地址会自动获取，需要加载到`DRAM`中一段可用的地址，这里选择`0x90100000`

- 支持使用以下几种方式跳转启动
- 1. `AARCH32/AARCH64`支持加载`BIN`文件到启动地址，刷新缓存后，通过`go`命令跳转启动

```
# tftpboot 0x80100000 baremetal.bin
# dcache flush
# go 0x80100000
```

- 2. `AARCH32/AARCH64`支持加载`ELF`文件到`DRAM`，通过`bootelf`解析跳转启动

```
# tftpboot 0x90100000 baremetal.bin
# bootelf -p 0x90100000
```

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## 3. SDK 源代码结构

```
.
├── Kconfig                --> 配置定义
├── LICENSE                --> 版权声明
├── README.md
├── standalone.mk
├── baremetal
│   └── example            --> 裸机例程
|         ├── can_test
|         └── i2c_eeprom
|         └── sdci_test ...
├── arch                   --> 架构相关
|    ├── armv8
|    |     ├── aarch32
|    |     └── aarch64
|    └── common
├── common
├── drivers                --> 外设驱动
|    ├── can
|    └── eth
|    └── gic ...
├── board                  --> 目标平台相关
|    ├── d2000
|    └── ft2004
|    └── e2000
├── configs                --> 各目标平台的默认配置
│   ├── d2000_aarch32_defconfig
│   └── d2000_aarch64_defconfig
|   └── e2000_aarch32_defconfig
|   └── e2000_aarch64_defconfig
|   └── ft2004_aarch32_defconfig
|   └── ft2004_aarch64_defconfig
├── doc
│   ├── ChangeLog.md
│   └── checklist.md
├── install.sh             --> 环境变量安装脚本
├── lib                    --> 依赖库
│   ├── Kconfiglib
│   ├── libc
│   └── nostdlib
├── make                    --> Makefile文件
├── scripts                --> 相关脚本
├── third-party            --> 第三方库
└── tools                  --> 编译构建相关工具
    ├── README.md
    ├── gcc-arm-10.2-2020.11-x86_64-aarch64-none-elf
```

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## 4. 硬件平台

### 4.1 FT2000-4

FT-2000/4 是一款面向桌面应用的高性能通用 4 核处理器。每 2 个核构成 1 个处理器核簇（Cluster），并共享 L2 Cache。主要技术特征如下：

- 兼容 ARM v8 64 位指令系统，兼容 32 位指令
- 支持单精度、双精度浮点运算指令
- 支持 ASIMD 处理指令
- 集成 2 个 DDR4 通道，可对 DDR 存储数据进行实时加密
- 集成 34 Lane PCIE3.0 接口：2 个 X16（每个可拆分成 2 个 X8），2 个 X1
- 集成 2 个 GMAC，RGMII 接口，支持 10/100/1000 自适应
- 集成 1 个 SD 卡控制器，兼容 SD 2.0 规范
- 集成 1 个 HDAudio，支持音频输出，可同时支持最多 4 个 Codec
- 集成 SM2、SM3、SM4 模块
- 集成 4 个 UART，1 个 LPC，32 个 GPIO，4 个 I2C，1 个 QSPI，2 个通 用 SPI，2 个 WDT，16 个外部中断（和 GPIO 共用 IO）
- 集成温度传感器

### 4.2 D2000

D2000 是一款面向桌面应用的高性能通用 8 核处理器。每 2 个核构成 1 个处理器核簇（Cluster），并共享 L2 Cache。存储系统包含 Cache 子系统和 DDR，I/O 系统包含 PCIe、高速 IO 子系统、千兆位以太网 GMAC 和低速 IO 子系统，主要技术特征如下，

- 兼容 ARM v8 64 位指令系统，兼容 32 位指令
- 支持单精度、双精度浮点运算指令
- 支持 ASIMD 处理指令
- 集成 2 个 DDR 通道，支持 DDR4 和 LPDDR4，可对 DDR 存储数据进行实时加密
- 集成 34 Lane PCIE3.0 接口：2 个 X16（每个可拆分成 2 个 X8），2 个 X1
- 集成 2 个 GMAC，RGMII 接口，支持 10/100/1000 自适应
- 集成 1 个 SD 卡控制器，兼容 SD 2.0 规范
- 集成 1 个 HDAudio，支持音频输出，可同时支持最多 4 个 Codec
- 集成 SM2、SM3、SM4、SM9 模块
- 集成 4 个 UART，1 个 LPC，32 个 GPIO，4 个 I2C，1 个 QSPI，2 个通用 SPI，2 个 WDT，16 个外部中断（和 GPIO 共用 IO）
- 集成 2 个温度传感器

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## 5. 支持情况

### 5.1 外设驱动支持情况

| Hardware Interface             | Platform Supported         | Platform Developing | Component            |
| ------------------------------ | -------------------------- | ------------------- | -------------------- |
| Generic Intrrupt Controller v3 | FT2000/4<br>E2000<br>D2000 |                     | gic/gicv3            |
| Generic Timer                  | FT2000/4<br>E2000<br>D2000 |                     | generic_timer        |
| UART (PrimeCell PL011)         | FT2000/4<br>E2000<br>D2000 |                     | usart/pl011_uart     |
| 10/100/1000MB-ETHERNET         | FT2000/4                   | E2000               | eth/f_xmac           |
| CAN                            | FT2000/4                   | E2000               | can/ft_can           |
| GPIO                           | FT2000/4<br>E2000<br>D2000 |                     | gpio/f_gpio          |
| I2C                            | FT2000/4<br>D2000          | E2000               | i2c/dw_i2c           |
| IOMUX                          | FT2000/4<br>D2000          |                     | iomux/f_iomux        |
| QSPI (Nor Flash)               | FT2000/4<br>D2000          | E2000               | qspi/nor_qspi        |
| SPI                            | FT2000/4<br>D2000          | E2000               | spi/f_spi            |
| TIMER & TACHO                  | E2000                      |                     | timer/hw_timer_tacho |
| SDCI                           | FT2000/4<br>D2000          | E2000               | sdmmc/f_sdci         |
| PCIE                           | FT2000/4                   | E2000<br>D2000      | pcie/fpcie           |
| GDMA                           | E2000                      |                     | driver/gdma          |

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## 6. 参考资源

- ARM Architecture Reference Manual
- ARM Cortex-A Series Programmer’s Guide
- Programmer Guide for ARMv8-A
- ARM System Developers Guide Designing and Optimizing System Software
- FT-2000／4 软件编程手册-V1.4
- D2000 软件编程手册-V1.0
- Bare-metal programming for ARM —— A hands-on guide
- Using the GNU Compiler Collection
- Using ld, The GNU Linker
- Using as, The GNU Assembler
- Armv8-A memory model guide

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## 7. 贡献方法

请联系飞腾嵌入式软件部

huanghe@phytium.com.cn

zhugengyu@phytium.com.cn

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## 8. 许可协议

Apache-2.0